Научная статья на тему 'КОМПОНОВОЧНО-КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ КОЧЕТОВСКОГО РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВОГО КАНАЛА С ВДОЛЬБЕРЕГОВЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЕГО ТРАКТА'

КОМПОНОВОЧНО-КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ КОЧЕТОВСКОГО РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВОГО КАНАЛА С ВДОЛЬБЕРЕГОВЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЕГО ТРАКТА Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
23
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВЫЙ КАНАЛ / АНАДРОМНЫЕ МИГРАЦИИ РЫБ / РЫБОПРОПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ / КОНСТРУКЦИЯ РЫБОХОДА / НЕРЕСТ РЫБ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Шевченко Алексей Викторович, Шкура Виктор Николаевич

Цель: обоснование и разработка компоновочно-конструктивного решения рыбоходно-нерестового канала в составе Кочетовского гидроузла на р. Дон. Материалы и методы. Фактологическую базу разработки составили материалы комплексных изысканий, собранные при разработке эскизного проекта Кочетовского рыбоходно-нерестового канала. При разработке технического решения использовались технологии поискового конструирования инженерных сооружений. Результаты и обсуждение. В результате анализа собранной информации об исходных рыбоведческих, гидрологических, топографических и социально-хозяйственных условиях территории Кочетовского гидроузла предложен вариант устройства рыбоходно-нерестового канала с его расположением в пределах правобережной полосы водоохраной зоны р. Дон. В составе рыбопропускного канала предусмотрено устройство обеспечивающих его функционирование гидротехнических сооружений: входного и выходного (для рыб) оголовков, тракта канала общей протяженностью 8120 м с зонами для отдыха и нереста рыб. Расход рыбоходно-нерестового канала принят равным 90 м3/с при средней скорости течения водного потока по его тракту, составляющей 0,95 м/с. Поперечное сечение тракта принято трапецеидальным с шириной по дну, равной 30,0 м, при средней глубине водного потока, составляющей 2,6 м. Поверхность дна и откосов канала покрыта разной по фракционным размерам гравийно-галечно-каменной смесью, являющейся креплением и нерестовым субстратом для литофильных видов рыб. Среднее значение уклона дна тракта канала принято равным 0,00034. Вывод. Разработано компоновочно-конструктивное решение рыбоходно-нерестового канала, обеспечивающее благоприятные условия для прохода и нереста анадромно-мигрирующих по р. Дон через створ Кочетовского гидроузла проходных, полупроходных и туводных видов рыб.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Шевченко Алексей Викторович, Шкура Виктор Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

LAYOUT AND DESIGN SOLUTION OF THE KOCHETOVSKY FISH PASSAGE AND SPAWNING CHANNEL WITH A LONGSHORE LOCATION OF ITS PASSAGE

Purpose: justification and development of a layout and design solution for a fish passage and spawning channel as part of the Kochetovsky waterworks facility on the river Don. Materials and methods. The factual base of the development was the materials of complex surveys collected during the development of a draft design of the Kochetovsky fishspawning channel. When developing a technical solution, technologies for the search design of engineering structures were used. Results and discussion. As a result of the analysis of the collected data on the initial fishery, hydrological, topographic and socio-economic conditions of the territory of the Kochetovsky waterworks, an option of the fish passage and spawning channel arrangement with its location within the right-bank strip of the water protection zone of the river Don was proposed. The structure of the fish passage channel provides for the arrangement of hydraulic structures that ensure its functioning: inlet and outlet (for fish) heads and channel passage with a total length of 8120 m with fish recreation and spawning zones. The flow rate of the fish passage and spawning channel is assumed to be 90 m3/s with an average flow velocity along its tract of 0.95 m/s. The cross section of the passage is assumed to be trapezoidal with a bottom width of 30.0 m, with an average water flow depth of 2.6 m. The surface of the channel bottom and slopes is covered with a gravel-pebble-stone mixture of different fractional sizes, which is a fastening and spawning substrate for lithophilic fish species. The average slope of the canal passage bottom is assumed to be 0.00034. Conclusion. A layout and design solution for a fish passage and spawning channel providing favorable conditions for the pass and spawning of anadromous-migratory, anadromous, semi-anadromous and non-migratory fish species along the river Don through the Kochetovsky waterworks section line has been developed.

Текст научной работы на тему «КОМПОНОВОЧНО-КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ КОЧЕТОВСКОГО РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВОГО КАНАЛА С ВДОЛЬБЕРЕГОВЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЕГО ТРАКТА»

ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Научная статья УДК 626.88

doi: 10.31774/2658-7890-2022-4-3-73-90

Компоновочно-конструктивное решение

Кочетовского рыбоходно-нерестового канала

с вдольбереговым расположением его тракта

1 2 Алексей Викторович Шевченко , Виктор Николаевич Шкура

1 2Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск,

Российская Федерация

1rigge1111@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4839-6377 2VNShkura@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-4639-6448

Аннотация. Цель: обоснование и разработка компоновочно-конструктивного решения рыбоходно-нерестового канала в составе Кочетовского гидроузла на р. Дон. Материалы и методы. Фактологическую базу разработки составили материалы комплексных изысканий, собранные при разработке эскизного проекта Кочетовского рыбоходно-нерестового канала. При разработке технического решения использовались технологии поискового конструирования инженерных сооружений. Результаты и обсуждение. В результате анализа собранной информации об исходных рыбоведческих, гидрологических, топографических и социально-хозяйственных условиях территории Кочетовского гидроузла предложен вариант устройства рыбоходно-нерестового канала с его расположением в пределах правобережной полосы водоохраной зоны р. Дон. В составе рыбопропускного канала предусмотрено устройство обеспечивающих его функционирование гидротехнических сооружений: входного и выходного (для рыб) оголовков, тракта канала общей протяженностью 8120 м с зонами для отдыха и нереста рыб. Расход рыбоходно-нерестового канала принят равным 90 м3/с при средней скорости течения водного потока по его тракту, составляющей 0,95 м/с. Поперечное сечение тракта принято трапецеидальным с шириной по дну, равной 30,0 м, при средней глубине водного потока, составляющей 2,6 м. Поверхность дна и откосов канала покрыта разной по фракционным размерам гравийно-галечно-каменной смесью, являющейся креплением и нерестовым субстратом для литофильных видов рыб. Среднее значение уклона дна тракта канала принято равным 0,00034. Вывод. Разработано компоновочно-конструктивное решение рыбоходно-нерестового канала, обеспечивающее благоприятные условия для прохода и нереста анадромно-мигрирующих по р. Дон через створ Кочетов-ского гидроузла проходных, полупроходных и туводных видов рыб.

Ключевые слова: рыбоходно-нерестовый канал, анадромные миграции рыб, рыбопропускное сооружение, конструкция рыбохода, нерест рыб

Для цитирования: Шевченко А. В., Шкура В. Н. Компоновочно-конструктивное решение Кочетовского рыбоходно-нерестового канала с вдольбереговым расположением его тракта // Экология и водное хозяйство. 2022. Т. 4, № 3. С. 73-90. https:// doi.org/10.31774/2658-7890-2022-4-3-73-90.

HYDRAULIC ENGINEERING

Original article

Layout and design solution of the Kochetovsky fish passage and spawning channel with a longshore location of its passage

© Шевченко А. В., Шкура В. H., 2022

1 "2 Alexey V. Shevchenko , Viktor N. Shkura

1 2Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation

1rigge1111@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4839-6377 2VNShkura@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-4639-6448

Abstract. Purpose: justification and development of a layout and design solution for a fish passage and spawning channel as part of the Kochetovsky waterworks facility on the river Don. Materials and methods. The factual base of the development was the materials of complex surveys collected during the development of a draft design of the Kochetovsky fish-spawning channel. When developing a technical solution, technologies for the search design of engineering structures were used. Results and discussion. As a result of the analysis of the collected data on the initial fishery, hydrological, topographic and socio-economic conditions of the territory of the Kochetovsky waterworks, an option of the fish passage and spawning channel arrangement with its location within the right-bank strip of the water protection zone of the river Don was proposed. The structure of the fish passage channel provides for the arrangement of hydraulic structures that ensure its functioning: inlet and outlet (for fish) heads and channel passage with a total length of 8120 m with fish recreation and spawning zones. The flow rate of the fish passage and spawning channel is assumed to be 90 m3/s with an average flow velocity along its tract of 0.95 m/s. The cross section of the passage is assumed to be trapezoidal with a bottom width of 30.0 m, with an average water flow depth of 2.6 m. The surface of the channel bottom and slopes is covered with a gravel-pebble-stone mixture of different fractional sizes, which is a fastening and spawning substrate for lithophilic fish species. The average slope of the canal passage bottom is assumed to be 0.00034. Conclusion. A layout and design solution for a fish passage and spawning channel providing favorable conditions for the pass and spawning of anadromous-migratory, anadromous, semi-anadromous and non-migratory fish species along the river Don through the Kochetovsky waterworks section line has been developed.

Key words: fish passage and spawning channel, anadromous fish migrations, fish passage structure, fishway design, fish spawning

For citation: Shevchenko A. V., Shkura V. N. Layout and design solution of the Kochetovsky fish passage and spawning channel with a longshore location of its passage. Ecology and Water Management. 2022;4(3):73-90. (In Russ.). https://doi.org/10.31774/2658-7890-2022-4-3-73-90.

Введение. Директивными актами Российской Федерации [1, 2] предусматривается увеличение добычи (промысла) водных биоресурсов во внутренних водоемах страны. Одним из направлений деятельности, позволяющих обеспечить выполнение указанной целевой установки, является реализация мероприятий по восстановлению запасов промысловых видов рыб в важных в рыбоводческом отношении «море-речных» бассейнах, одним из которых является Азово-Донской рыбохозяйственный бассейн.

В. Г. Дубининой промысловые запасы особо ценных (проходных) и ценных (полупроходных) видов рыб в этом регионе определены на низком

уровне и остро нуждающимися в принятии мер по их восстановлению [3]. В настоящее время популяции белуги и севрюги определяются как «практически утраченные» для промысла, вылов осетровых на Нижнем Дону разрешен только для научных целей и обеспечения производителями рыб искусственного воспроизводства, запрещен промысловый и любительский лов судака и шемаи, возникла реальная угроза утраты генофонда и исчезновения в ареале ряда «краснокнижных» видов рыб. Эти обстоятельства актуализируют проблему обеспечения условий для естественного воспроизводства проходных, полупроходных и туводных рыб на Нижнем Дону.

Одним из эффективных направлений решения этой проблемы (обеспечение условий для естественного воспроизводства анадромно-мигрирующих рыб в условиях «каскадно-гидроузловой» зарегулированности водного стока на Нижнем Дону) является устройство, реконструкция и использование пригидроузловых рыбоходно-нерестовых каналов. Такие каналы позволяют обеспечить: беспрепятственный (свободный) проход анадромных мигрантов (анадромно-мигрирующих производителей рыб) к местам нереста, возможность их нереста в нерестово-обустроенных трактах, условия для оплодотворения репродукционных материалов, выклева, подращивания личинок и последующего их ската в реку [4, 5].

Проектирование, создание и эксплуатацию такого канала предусмотрено осуществить в условиях Кочетовского гидроузла на р. Дон [6].

Ихтиоценоз (ихтиофауну) пригидроузлового участка р. Дон в нижнем бьефе Кочетовского гидроузла в нерестовый период составляют более 40 видов проходных, полупроходных и туводных рыб. При разработке проекта канала рыбоводно-биологическим обоснованием предусмотрено создание (в приоритетном порядке) условий для прохода и нереста проходных (белуги, русского осетра, севрюги, сельди, чехони, рыбца и шемаи), полупроходных (леща, судака, сазана) и отдельных видов туводных рыб (стерляди, шипа и др.). Указанные виды рыб обладают различными биологическими

особенностями миграционно-нерестового поведения, характеризуются широкими спектрами показателей плавательной способности, горизонтами перемещения и нереста, имеют разноразмерный и количественный состав популяций, разные сроки и интенсивности нерестового хода. Совокупность рыбоведческих, гидрологических, топографических, социально-хозяйственных условий предопределила необходимость рассмотрения нескольких вариантов решений Кочетовского рыбоходно-нерестового канала. Один из компоновочно-конструктивных вариантов устройства этого канала при расположении его тракта вдоль берегов зарегулированной реки является предметом рассмотрения в настоящей статье.

Материалы и методы. Фактологическую основу разработки составили собранные авторами данные и сведения о природно-климатических, рыбоводно-биологических, хозяйственно-технических условиях создания и функционирования Кочетовского рыбоходно-нерестового канала. При разработке компоновочно-конструктивного решения канала использовались методы научного анализа и технологии поискового конструирования.

Результаты и обсуждение. Общепринятая система разработки компоновочно-конструктивных решений пригидроузловых рыбоходно-нерестовых каналов предусматривает сбор необходимой для проектирования исходной информации, основные позиции которой приведены ниже.

Кочетовский гидроузел построен на р. Дон в 1919 г. и после двух последующих реконструкций имеет вид, приведенный на рисунке 1.

Изначально для пропуска через водоподпорный фронт (из нижнего бьефа в верхний) гидроузла анадромно-мигрирующих рыб было предусмотрено устройство рыбохода, размещенного у правого устоя паводковой (разборной) плотины. Конструкция рыбохода оказалась неработоспособной, и при пропуске паводка он был разрушен. При первой реконструкции, осуществленной в 1969 г., в составе гидроузла был построен рыбопропускной

комплекс, включающий рыбопропускной шлюз, плавучую установку для накопления и транспортировки рыбы и электрорыбозаградитель [7]. В процессе опытной эксплуатации была установлена низкая эффективность работы установки, неработоспособность электрорыбозаградителя и высокая рыбопропускная способность шлюза [8]. К 2005 г. эффективность работы рыбопропускного шлюза (по разным причинам и обстоятельствам) существенно снизилась, что вызвало необходимость рассмотрения вопроса об устройстве рыбоходного или рыбоходно-нерестового канала в обход напорных сооружений Кочетовского гидроузла [9].

1 - шлюзы для пропуска судов; 2 - плотина с фермами Поаре; 3 - шлюз для пропуска рыб; 4 - плотина для сброса воды; 5 - заградитель электрический;

6 - установка для сбора и перемещения рыб в верхний бьеф гидроузла

1 - locks for passing ships; 2 - dam with Poare farms; 3 - locks for passing fish; 4 - dam for water discharge; 5 - electric barrier;

6 - unit for collecting and moving fish to the upstream of waterworks

Рисунок 1 - План Кочетовского гидроузла на р. Дон Figure 1 - Plan of the Kochetovsky waterworks facility on the river Don

В соответствии с рыбоведческими и техническими условиями на гидроузле (в части трасс подхода рыб и условий сброса воды в нижний бьеф) канал предложено расположить на прилегающем к гидроузлу участке правобережной части поймы р. Дон, а в рассматриваемом ниже варианте -вдоль берега реки в пределах ее водоохранной зоны (рисунок 2).

Рисунок 2 - План вдольруслового расположения Кочетовского рыбоходно-нерестового канала

Figure 2 - Plan of the longshore location of theKochetovsky fish passage and spawning channel

При определении расходно-скоростных характеристик канала учтены рекомендации рыбоводно-биологического обоснования и опыт проектирования рыбоходно-нерестовых каналов Николаевского, Константинов-ского и Багаевского гидроузлов. С учетом расходно-скоростных парамет-

"3

ров указанных сооружений расход канала принят равным Q = 90 м/с. Средняя скорость течения водного потока по его тракту принята равной vcp к = 0,95 м/с, что соответствует рекомендациям действующих нормативов

по плавательной способности подлежащих пропуску по рыбоходному каналу рыб и согласуется с рыбоводно-биологическим обоснованием [10].

В соответствии с принятыми расходно-скоростными параметрами канала и с использованием ранее разработанных авторских методик [11, 12] проведен гидравлический расчет канала. При назначении размеров поперечного сечения тракта канала (глубины водного потока и ширины по дну) учтены данные рыбоводно-биологического (рыбоведческого) обоснования (о предпочтительных горизонтах миграционного перемещения рыб, глубинах потока на их нерестилищах и необходимых объемах жизненного пространства). Форма и размеры типичного поперечного сечения (трапецеидального очертания и с постоянной глубиной по его ширине) тракта рыбоходно-нерестового канала проиллюстрированы на рисунке 3.

Рисунок 3 - Типичное поперечное сечение тракта Кочетовского рыбоходно-нерестового канала

Figure 3 - Typical cross-section of the Kochetovsky fish passage and spawning channel passage

При разработке компоновочно-конструктивного решения канала и проведении его гидравлических расчетов предусмотрено нижеследующее.

1 Крепление дна и откосов канала (в пределах смоченного периметра) осуществляется слоем каменно-галечно-гравийной смеси с высотой отсыпки, составляющей 0,4 м, и с различными размерами компонентов ее фракционного состава (от 20 и 60 до 200 мм в пропорции 40:40:20).

2 Выполнение тракта канала меандрической формы позволяет формировать разноскоростную структуру течений в плане и по глубине потока при выдерживании одинаковой средней скорости в поперечных сечениях.

3 Установленный расчетом уклон дна рыбоходно-нерестового канала по всей его протяженности принят постоянным и равным /к = 0,00034.

На компоновку и конструкцию рыбоходно-нерестового канала, наряду с расходными и скоростными характеристиками, влияют расходно-уровне-вые параметры реки на прилегающем к гидроузлу участке.

В соответствии с данными многолетних гидрологических измерений уровней воды в бьефах гидроузла [13] установлена стабильность уровня верхнего бьефа, отметка которого оставляет ZB/6 = (5,20 ± 0,10) мБС. Уровни воды в нижнем бьефе определяются величиной сбрасываемого водопропускными сооружениями гидроузла расхода и в зависимости от них изменяются от Z^g = 1,9 мБС до Z^g = 5,0 мБС. Выполненными гидрологическими расчетами (по 44-летнему ряду наблюдений с 1977 по 2020 г.) установлены (указанные в таблице 1) значения нижнебьефных отметок и расходов воды для характерных уровней их обеспеченности.

Таблица 1 - Значения гидрологических величин (расходов и отметок уровней воды) по нижнему бьефу Кочетовского гидроузла

Table 1 - Values of hydrological quantities (discharges and water level marks) in the downstream of the Kochetovsky waterworks

Гидрологическая характеристика Значение гидрологической характеристики разной обеспеченности

25% 50% 75% 85%

Расходы реки Ор, м/с 705 440 295 250

Отметки уровней воды , мБС 4,36 3,17 2,46 2,24

Перепады уровней воды А2 = 2в/б - , м 0,84 2,03 2,74 2,96

Результаты гидрологического расчета позволяют принять расчетные уровни и перепады уровней, в пределах которых прогнозируется функционирование рыбоходно-нерестового канала. Отметим, что в соответствии с действующими нормативами объекты рыбного хозяйства проектируются на расходы и уровни воды 75% обеспеченности, т. е. в рассматриваемом случае при

Л

О = 295 м /с, = 2,46 мБС и ^ = 2,74 м, а объекты водного транспорта

при значениях гидрологических величин 85% обеспеченности. При этом имеют место такие гидрологические условия, при которых гидроузел функционирует в перепадном режиме (при прерванных напорным фронтом плотины путях миграции рыб), а рыбоходно-нерестовый канал («на законных основаниях») не эксплуатируется (т. е. не может быть использован производителями анадромных рыб по своему функциональному предназначению). Во избежание указанного обстоятельства при разработке компоновочно-конструктивного решения Кочетовского канала приняты значения гидроло-

-5

гических параметров на уровне 85% обеспеченности (т. е. при О = 250 м /с,

= 2,24 мБС и № = 2,76 м).

Длина тракта канала составляет Ьк = А2 / /к = 2,76/0,00034 = 8120 м

и определена с учетом расчетного перепада уровней воды (№) между верхним и нижним бьефами гидроузла (установленного соответствующим условиям реки гидрологическим расчетом) и среднего уклона его дна /к.

В канале предусмотрено устройство зон отдыха и (или) нереста рыб, конструктивное решение которых проиллюстрировано рисунком 4.

План

h - средняя глубина потока / h - the average flow depth

Рисунок 4 - План и типичное поперечное сечение зоны отдыха и (или) нереста рыб на криволинейных участках тракта канала

Figure 4 - Plan and typical cross-section of fish recreation and (or) spawning zones on the curved sections of the channel passage

Обязательными конструктивными элементами (специальными сооружениями) канала являются входной и выходной (для рыб) оголовки [14, 15], конструктивные решения которых приведены на рисунках 5 и 6.

Развез Б-Б

/л - продольный уклон дна лотка входного оголовка канала; 1 - тракт рыбоходно-нерестового канала; 2 - входной (для рыб) оголовок; 3 - вертикальный устой; 4 - водовыпускные отверстия; 5 - водоподающие галереи; 6 - плоские затворы; 7 - подпорная вертикальная стенка

/л - longitudinal slope of the flume bottom of the entrance head of the channel; 1 - passage of the fish passage and spawning channel; 2 - entrance (for fish) head; 3 - vertical abutment; 4 - water outlets; 5 - water supply culverts; 6 - lift gates; 7 - retaining vertical wall

Рисунок 5 - План и характерные разрезы по входному (для рыб) оголовку рыбоходно-нерестового канала, устроенного при низконапорном Кочетовском гидроузле

Figure 5 - Plan and characteristic sections along the entrance (for fish) head of the fish passage and spawning channel, arranged at the Kochetovsky low-head waterworks

Продольный разрез 1 - 1

Поперечный разрез 2 - 2

1 - верхний бьеф р. Дон; 2 - вертикальные устои; 3 - промежуточные быки; 4 - затворы; 5 - подъемники затворов; 6 - переезд мостовой; 7 - тракт канала

1 - upstream of the river Don; 2 - vertical abutments; 3 - piers; 4 - gates; 5 - gate lifters; 6 - bridge crossing; 7 - channel passage

Рисунок 6 - Конструктивное решение головного регулятора в составе сооружений рыбоходно-нерестового канала

Figure 6 - Design solution of the head regulator as part of the fish passage and spawning channel structures

Предложенный вариант устройства рыбоходно-нерестового канала характеризуется рядом достоинств, основные из которых приведены ниже.

1 Канал и обеспечивающие его функционирование сооружения располагаются в пределах водоохраной зоны р. Дон, что исключает проблемы выкупа земель или перевода их в иную категорию использования.

2 Вход рыб из р. Дон в канал (входное (для рыб) сечение канала) расположен^) на удалении 82,0 м от створа затворов водосброса-регулятора и находится у верхней границы зоны поиска рыбами прохода через напорный фронт гидроузла, что соответствует оптимальным условиям, известным рекомендациям [4, 7, 16-18] и требованиям СП 101.13330.2012 [10].

3 Принятые расходно-скоростные параметры соответствуют рыбо-водно-биологическому обоснованию, рыбоведческим данным и требованиям, обеспечивающим условия для привлечения рыб в канал, прохода их по его тракту и выхода в приплотинную зону верхнего бьефа гидроузла.

4 Конструктивное решение, форма и расположение входного оголовка, его геометрические (в плане и по глубине) размеры и расходно-скоростные параметры обеспечивают благоприятные топографические и гидравлические условия для привлечения анадромно-мигрирующих рыб к входному сечению канала и их захода во входной оголовок. Показатель качества условий для привлечения рыб из р. Дон в канал ( П^ ) по рассмотренному варианту его

расположения определялся по формуле:

Л0,5 f „Л

Пк/у = 100 • Q •

V

ср. к

V

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

V °р. р У

1 + 7 B

B У

где П^ - показатель качества условий для привлечения анадромных рыб из р. Дон к входу в Кочетовский рыбоходно-нерестовый канал, %;

-5

бк и - расчетные расходы рыбоходного канала и реки, м/с; уср к, уср Р - средние по живому сечению русел канала и реки скорости течений водных потоков в створе сопряжения канала и реки, м/с;

B и Bp - ширина канала и реки в створе их сопряжения, м.

-5

На величину параметра П^ (%) оказывают влияние расходы (Q , м /с)

и глубины воды в нижнем бьефе гидроузла, определяющие геометрические (B , м) и скоростные (v , м/с) показатели р. Дон (таблица 2).

Таблица 2 - Данные о гидрологических показателях р. Дон и качестве условий для привлечения рыб

Table 2 - Data on the hydrological indicators of the river Don and the quality of conditions for attracting fish

Характеристика и показатель качества Значение характеристики для различной обеспеченности

25% 50% 75% 85%

Средняя скорость течения реки в створе входного оголовка V , м/с 0,82 0,60 0,53 0,44

Ширина русла реки Вр , м 390 375 365 360

Расход реки Qр, м/с 705 440 295 250

Показатель качества Пк/у, % 21,11 39,09 65,0 90,0

По данным таблицы 2 показатель качества условий (П^ , %) для привлечения рыб из р. Дон в канал изменяется от 90,0 % для условий, соответствующих значению обеспеченности Р = 85 %, до П^ = 40 % при Р = 25 %.

5 Форма и размеры тракта рыбоходно-нерестового канала приняты в соответствии с рыбоводно-биологическим обоснованием и соответствуют нормативным требованиям по обеспечению площадей и объемов жизненного пространства и скоростей водного потока для различных видов определенного количества мигрирующих рыб. Принятая глубина потока в тракте позволяет выбирать мигрантам наиболее приемлемые для них горизонты перемещения или нереста. Меандры и излучины трансформируют скоростную структуру течений по живому сечению водного потока с формированием разноскоростных зон в плане и по глубине, что позволяет рыбам с различной плавательной способностью и особенностями миграционного поведения выбирать наиболее приемлемую для них траекторию.

Отметим, что значения средних скоростей течения водного потока по

тракту канала зависят от степени подпора уровней воды при превышении отметок водной поверхности в р. Дон и их значения изменяются от 0,95 м/с (при отсутствии подпора) до 0,80 м/с (при значениях подпора, соответствующих 25% уровню обеспеченности расхода реки).

6 В тракте канала предусмотрено устройство шести зон для отдыха (отстоя) и (или) нереста рыб. Расположение этих зон на криволинейных участках тракта канала, их плановые и глубинные размеры и форма поперечных сечений позволяют формировать сегменты с различными скоростями течений и объемами жизненного пространства. При соответствующих конструктивных решениях этих зон, обустроенных разными видами нерестового субстрата, создаются нормативные условия не только для отдыха, но и для нереста (соответствующих условиям) различных видов рыб.

7 Головной регулятор канала рассчитан на пропуск расчетного расхода воды, составляющего 90 м3/с, при перепаде уровней на нем, не превышающем AZp = 0,05 м, чем обеспечивается беспрепятственный (свободный)

проход через его затворный фронт всех видов мигрирующих по каналу рыб. Конструкция регулятора обеспечивает беспрыжковое сопряжение протекающего из его верхнего бьефа в нижний водного потока.

8 В разработанном компоновочно-конструктивном решении рыбо-ходно-нерестового канала предусмотрено устройство выходного (для рыб) участка его тракта. Этот участок предназначен для формирования пространственных и скоростных условий для адаптирования выходящих из канала рыб к их перемещению в водохранилище, т. е. в условия, кардинально отличающиеся от условий их жизнеобитания в тракте канала.

Выводы

1 Сделано техническое обоснование возможности устройства и разработано компоновочно-конструктивное решение Кочетовского рыбоходно-нерестового канала по варианту вдольберегового размещения его тракта.

2 Предложенное компоновочно-конструктивное решение канала ба-

зируется на учете рыбоведческих, гидрологических и топографических условий и соответствует современным научным достижениям и нормативным требованиям.

Список источников

1. Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации [Электронный ресурс]: Указ Президента РФ от 21 янв. 2020 г. № 20. Доступ из справ. правовой системы «Консультант Плюс».

2. Стратегия развития рыбохозяйственного комплекса Российской Федерации на период до 2030 года [Электронный ресурс]: Распоряжение Правительства РФ от 26 но-яб. 2019 г. № 2798-р. Доступ из информ. правового портала НПП «Гарант-Сервис».

3. Дубинина В. Г. Требования рыбного хозяйства при управлении режимами водохранилищ // Экосистемы: экология и динамика. 2019. Т. 3, № 1. С. 67-97.

4. Шкура Вл. Н., Дроботов А. Н. Рыбоходные и рыбоходно-нерестовые каналы / Новочеркас. гос. мелиоратив. акад. Новочеркасск: НГМА, 2012. 203 с.

5. Анохин А. М., Калашников А. М., Лукьяненко М. В. Критерии оценки рыбопропускных сооружений // Инновационные процессы в научной среде: сб. ст. между-нар. науч.-практ. конф. Пермь, 2017. С. 63-67.

6. Об утверждении плана мероприятий («дорожной карты») по оздоровлению и развитию водохозяйственного комплекса реки Дон [Электронный ресурс]: Распоряжение Правительства РФ от 21 июля 2021 г. № 2012-р. Доступ из справ. правовой системы «Консультант Плюс».

7. Малеванчик Б. С., Никоноров И. В. Рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. М.: Лег. и пищевая пром-сть, 1984. 256 с.

8. Шкура В. Н., Уманец И. К., Родионов Г. Н. О работе рыбопропускного шлюза Кочетовского гидроузла на р. Дон // Рыбное хозяйство. 1977. № 7. С. 40-42.

9. Анохин А. М., Копадзе И. З., Донцов А. А. Обеспечение безопасности прохода рыб на нерест на примере Кочетовского гидроузла на реке Дон // Безопасность техногенных и природных систем. 2018. № 3-4. С. 79-86. https:doi.org/10.23947/2541-9129-2018-3-4-79-86.

10. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.06.07-87 [Электронный ресурс]: СП 101.13330.2012: утв. Минрегионразвития России 30.06.12: введ. в действие с 01.01.13. URL: https:docs.cntd.ru/document/1200095534 (дата обращения: 10.12.2021).

11. Конструктивные схемы и методики гидравлического расчета элементов рыбоводных комплексов на базе оросительно-обводнительных каналов / В. Н. Шкура, О. А. Баев, А. Ю. Гарбуз, Ю. М. Косиченко. Новочеркасск: РосНИИПМ, 2018. 43 с.

12. Боровской В. П., Гарбуз А. Ю., Баев О. А. Методика гидравлического расчета нерестового канала с разнофракционным гравийно-галечниковым покрытием русла // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. 2018. № 1(29). С. 233-248. URL: http:www.rosniipm-sm.ru/article?n=923 (дата обращения: 30.01.2022).

13. Дандара Н. Т., Немыкина Д. Е. Гидрологический анализ реки Дон на участке ниже Кочетовского гидроузла: гидрографическая сеть, расходы, уровни и уклоны воды // Вестник современных исследований. 2018. № 5.3(20). С. 88-99.

14. Гайдаев С. К. Рыбоводные сооружения низконапорного Багаевского гидроузла на реке Дон // Гидротехника. 2019. № 2(55). С. 22-25.

15. Шурухин Л. А. Багаевский гидроузел: инженерные решения и итоги проектирования // Гидротехника. 2018. № 3. С. 41-46.

16. Чистяков А. А. Конструкции рыбоходов / Новочеркас. гос. мелиоратив. акад. Новочеркасск: Темп, 2006. 532 с.

17. Fishway in hydropower dams: a scientometric analysis / J. L. Brito-Santos, K. Dias-Silva, L. S. Brasil, J. B. da Silva, A. M. Santos, L. M. de Sousa, T. B. Vieira // Environmental Monitoring and Assessment. 2021, 28 Oct. Vol. 193. P. 1-17. https:doi.org/10.1007/ s10661-021-09360-z.

18. Research on dams and fishes: Determinants, directions, and gaps in the world scientific production / H. R. Pereira, L. F. Gomes, H. O. Barbosa, F. M. Pelicice, J. C. Nabout, F. B. Teresa, L. C. G. Vieira // Hydrobiologia. 2020. Vol. 847. P. 579-592. https:doi.org/10.1007/s10750-019-04122-y.

References

1. Ob utverzhdenii Doktriny prodovol'stvennoy bezopasnosti Rossiyskoy Federatsii [On Approval of the Food Security Doctrine of the Russian Federation]. Decree of the President of the Russian Federation of 21 January, 2020, no. 20. (In Russian).

2. Strategiya razvitiya rybokhozyaystvennogo kompleksa Rossiyskoy Federatsii na period do 2030 goda [Strategy for the Development of the Fisheries Complex of the Russian Federation for the Period up to 2030]. Decree of the Government of the Russian Federation of 26 November, 2019, no. 2798-r. (In Russian).

3. Dubinina V. G., 2019. Trebovaniya rybnogo khozyaystva pri upravlenii rezhimami vodokhranilishch [Requirements for fishery under water reservoir management]. Ekosistemy: ekologiya i dinamika [Ecosystems: Ecology and Dynamics], vol. 3, no. 1, pp. 67-97. (In Russian).

4. Shkura Vl. N., Drobotov A. N., 2012. Rybokhodnye i rybokhodno-nerestovye kanaly [Fish Passage and Fish Passage and Spawning Channels]. Novocherkassk State Land Reclamation Academy, Novocherkassk, NGMA, 203 p. (In Russian).

5. Anokhin A. M., Kalashnikov A. M., Lukyanenko M. V., 2017. Kriterii otsenki rybopropusknykh sooruzheniy [Criteria for evaluating fish-passage structures]. Innovatsionnye protsessy v nauchnoy srede: sbornik statey mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konfe-rentsii [Innovative Processes in Scientific Environment: Proc. of International Scientific-Practical Conference]. Perm, pp. 63-67. (In Russian).

6. Ob utverzhdenii plana meropriyatiy ("dorozhnoy karty") po ozdorovleniyu i raz-vitiyu vodokhozyaystvennogo kompleksa reki Don [On the Approval of the Action Plan ("Road Map") on Improvement and Development of the Water Management Complex of the River Don]. Decree of the Government of the Russian Federation of 21 July, 2021, no. 2012-r. (In Russian).

7. Malevanchik B. S., Nikonorov I. V., 1984. Rybopropusknye i rybozashchitnye sooru-zheniya [Fish Passage and Fish Protection Facilities]. Moscow, Light and Food Industry Publ., 256 p. (In Russian).

8. Shkura V. N., Umanets I. K., Rodionov G. N., 1977. O rabote rybopropusknogo shlyuza Kochetovskogo gidrouzla na r. Don [On the operation of the fish passage gate of the Kochetovsky waterworks on the river Don]. Rybnoe khozyaystvo [Fisheries], no. 7, pp. 40-42. (In Russian).

9. Anokhin A .M., Kopadze I. Z., Dontsov A. A., 2018. Obespechenie bezopasnosti prokhoda ryb na nerest na primere Kochetovskogo gidrouzla na reke Don [Providing safety of fish passage to spawning ground on the example of the Kochetovsky waterworks facility on the river Don]. Bezopasnost' tekhnogennykh i prirodnykh sistem [Safety of Technogenic and Natural Systems], no. 3-4, pp. 79-86, https:doi.org/10.23947/2541-9129-2018-3-4-79-86. (In Russian).

10. Podpornye steny, sudokhodnye shlyuzy, rybopropusknye i rybozashchitnye sooru-zheniya [Retaining Walls, Navigation Locks, Fish Ladders and Fish Protection Structures]. Updated edition of SNiP 2.06.07-87. SP 101.13330.2012, available: https:docs.cntd.ru/document/ 1200095534 [accessed 10.12.2021]. (In Russian).

11. Shkura V. N., Baev O. A., Garbuz A. Yu., Kosichenko Yu. M., 2018. Konstruktivnye skhemy i metodiki gidravlicheskogo rascheta elementov rybovodnykh kompleksov na baze orositel'no-obvodnitel'nykh kanalov [Constructive Schemes and Methods of Hydraulic Calculation of Elements of Fishing Complexes Based on Dual-Purpose Canals]. Novocherkassk, RosNIIPM, 43 p. (In Russian).

12. Borovskoy V. P., Garbuz A. Yu., Baev O. A., 2018. [Hydraulic calculation methodology of a spawning canal with differently fractured gravel-pebble bed covering]. Nauchnyy Zhurnal Rossiyskogo NII Problem Melioratsii, no. 1(29), pp. 233-248, available: http:www.rosniipm-sm.ru/article?n=923 [accessed 30.01.2022]. (In Russian).

13. Dandara N. T., Nemykina D. E., 2018. Gidrologicheskiy analiz reki Don na uchastke nizhe Kochetovskogo gidrouzla: gidrograficheskaya set', raskhody, urovni i uklony vody [Hydro-logical analysis of the river Don in the area below the Kochetovsky waterworks: hydrographic network, flow rates, water levels and slopes]. Vestnik sovremennykh issledovaniy [Bulletin of Modern Research], no. 5.3(20), pp. 88-99. (In Russian).

14. Gaidaev S. K., 2019. Rybovodnye sooruzheniya nizkonapornogo Bagaevskogo gidrouzla na reke Don [Fishways of the Bagaevsky low-head waterworks on the river Don]. Gidrotekhnika [Hydrotechnics], no. 2(55), pp. 22-25. (In Russian).

15. Shurukhin L. A., 2018. Bagaevskiy gidrouzel: inzhenernye resheniya i itogiproek-tirovaniya [The Bagaevsky waterworks facility: engineering solutions and design results]. Gidrotekhnika [Hydrotechnics], no. 3, pp. 41-46. (In Russian).

16. Chistyakov A. A., 2006. Konstruktsii rybokhodov [Designs of Fishways]. Novocherkassk State Land Reclamation Academy, Novocherkassk, Temp Publ., 532 p. (In Russian).

17. Brito-Santos J. L., Dias-Silva K., Brasil L. S., da Silva J. B., Santos A. M., de Sou-sa L. M., Vieira T. B., 2021. Fishway in hydropower dams: a scientometric analysis. Environmental Monitoring and Assessment, 28 Oct., vol. 193, pp. 1-17, https:doi.org/10.1007/ s10661-021-09360-z.

18. Pereira H. R., Gomes L. F., Barbosa H. O., Pelicice F. M., Nabout J. C., Teresa F. B., Vieira L.C.G., 2020. Research on dams and fishes: Determinants, directions, and gaps in the world scientific production. Hydrobiologia, vol. 847, pp. 579-592, https:doi.org/10.1007/s10750-019-04122-y._

Информация об авторах

A. В. Шевченко - младший научный сотрудник, аспирант;

B. Н. Шкура - ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук, профессор.

Information about the authors A. V. Shevchenko - Junior Researcher, Postgraduate Student; V. N. Shkura - Leading Researcher, Candidate of Technical Sciences, Professor.

Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Все авторы в равной степени несут ответственность при обнаружении плагиата, самоплагиата и других нарушений в сфере этики научных публикаций.

Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article.

All authors are equally responsible for detecting plagiarism, self-plagiarism and other ethical

violations in scientific publications

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. The authors declare no conflicts of interests.

Статья поступила в редакцию. 20.07.2022; одобрена после рецензирования.25.08.2022; принята к публикации. 12.09.2022.

The article was submitted. 20.07.2022; approved after reviewing. 25.08.2022; accepted for publication. 12.09.2022.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.